游戲中的AOI（Area of Interest）算法

游戲的AOI算法應該算作游戲的基礎核心了，許多邏輯都是因為AOI進出事件驅動的，許多網絡同步數據也是因為AOI進出事件產生的。因此，良好的AOI算法和基於AOI算法的優化，是提高游戲性能的關鍵。


我在實踐中所熟知的游戲AOI算法大致有兩種，在此做一些總結，順便梳理一下，打算設計出一套統一的接口封裝不同的算法實現（網絡上還有些其他算法，因為不熟悉不作記錄了）。我所記錄的這兩種算法也算經典了，一個叫做網格法，一個叫做雙鏈表法。

統一接口設計：

AOI需求大概是這樣：
1.游戲地圖上有一些npc和玩家在移動，每一個這樣移動的對象我們叫做AOIEntity，每一個AOIEntity可以掛多個不同半徑的AOI，每一個這種半徑的AOI單元我們叫做AOINode，如此，AOIEntity擁有多個AOINode，然后每一個場景管理者AOIManager管理着多個這樣的AOIEntity對象。
2.AOI進出事件由三種行為產生：進入場景，離開場景，在場景移動，因為這是AOIEntity相互之間的作用，故因放在AOIManager中統一管理，接口類似這樣：
void AOIManager:Enter(AOIEntity *entity, cosnt Point& target_pos);
void AOIManager:Move(AOIEntity *entity, cosnt Point& target_pos);
void AOIManager:Leave(AOIEntity *entity);
3.添加一個AOINode的接口，主要參數是Id(用於標識這個AOI)，半徑，進出事件的callback函數：
void AOIEntity:AddNode(int aoi_id, float radius, AOICB enter_cb, AOICB leave_cb);
4.獲取周圍對象和觀察者玩家對象集合的接口，這個可以在更上層，通過在響應進出事件的enter_cb, leave_cb中維護這樣的集合。

網格算法：

既是把整個場景用網格划分成一個一個小區域（划分粒度可調整），每一個區域是當前場景該區域內的AOIEntity集合，當有一個AOIEntity移動時，根據對象移動之前坐標和目的地坐標，算出移動前所在網格SrcGrid和目的地網格DstGrid，根據一個可調的偏移參數，算出受這次移動影響的各個網格所在的一個網格區域（通常是一個包含這些網格的一個大網格），遍歷每一個這樣的網格里的每一個AOIEntity，與這個移動AOIEntity互相作比較，主要是比較這些事情：
1.是不是對方曾經在我的一個AOINode的半徑內，移動后就不在了，是則產生離開回調；
2.是不是對方曾經不在我的一個AOINode的半徑內，移動后就出現了，是則產生進入回調；
注意雖然移動是一個AOIEntity在移動，但是這種比較卻要是互相的。
上面說的是網格算法的最簡單實現了，當然實踐上有許多地方可以優化和調整，包括使用更高效的數據結構，不細說。

雙鏈表算法：

* 此算法名字是自己取的，因為算法基本上就是圍繞兩個雙向鏈表在轉--代表X軸的鏈表(叫做LinkListX)和代表Y軸的鏈表(叫做LinkLIstY)。對於每一個AOI單元，以AOIEntity的坐標位置為中心，可以構造出一個AOI矩形(以四元組[xleft,xright,ytop,ybottom]表示)。LinkListX鏈接的是所有這樣的AOI矩形的xleft，xright，LinkListY鏈接的是所有這樣的AOI矩形的ytop，ybottom，並且兩者都是按照坐標值從小到大的順序鏈接起來的。這樣每一個AOI單元都在LinkListX，LinkListY上產生了總共4個節點，特殊的對於每一個可見的AOIEntity，以他們的坐標(XCenter,YCenter)在LinkListX，LinkListY上又產生了總共2個節點。現在當AOIEntity在場景中移動時，他所包含的在LinkList中的節點會相應的更改坐標值，而LinkList為了維護從小到大的順序，會遍歷鏈表，移動位置，直到重新有序。LinkList在這個過程，會產生AOI事件。
* 具體來說，當AOIEntity要移動到(targetX,targetY), 對應的AOI矩形變成[targetX-R, targetX+R, targetY-R, targetY+R]，顯然這四個節點值的改變后LinkList不再有序，現在來調整LinkList，可以這樣來理解這個過程，對象先在X軸上移動到targetX,對應的是在LinkListX上移動，每次交換兩個節點的位置都應該判斷：1.兩者的擁有者是不是不同的Entity；2.是不是一個是代表Entity的節點，一個是代表AOI矩形邊界的節點；3.兩者的擁有者整體上能否確實產生AOI進出事件。然后在Y軸上移動到targetY，過程與X軸對稱。
* 可以總結一下，LinkList的節點的屬性：
struct LinkNode {
byte _type; // 代表類型，主要是區分AOI矩形的邊界和Entity本身
AOINode *_owner; // 屬於哪個AOI單元，這里把代表Entity本身的節點也當作一個R=0的AOI單元
int _pos_val; // 坐標值，
struct LinkNode *_next, *prev;
}


網格算法原理和實現都簡單，每次移動時遍歷的受影響的單元是以網格為單位，並不是直接以Entity為單位，會產生許多次無效的遍歷，對效率產生多少影響也是依賴網格的划分粒度和場景人數，不過總的來說對於不是海量的對象移動，加上一些上層邏輯相關的優化，一般的MMO已經是夠用了。
雙鏈表算法，巧妙的把一個AOI矩形拆成4個不同節點，每次移動遍歷的受影響的單元直接是以Entity為單位，省去了許多無效遍歷，但是在實現上要較網格算法復雜，另外其性能也是受場景中人數的影響。